Паровой котел Е–75–40

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Министерство Образования Российской Федерации

Ивановский государственный энергетический университет

Кафедра тепловые электрические станции

Курсовой проект:

На тему: Паровой котел Е - 75 - 40

Выполнил: студент группы 3-2*

Лобарев Н.С.

Руководитель: Барочкин А.Е.

Иваново 2016 г.

I. Составление расчётно-технологической схемы трактов парового котла

1.1 Выбор коэффициентов избытка воздуха

Расчётно-технологическая схема трактов парового котла с отображением компоновки поверхностей нагрева представлена на рисунке 1.1.

Величина коэффициента избытка воздуха мII =1.1 при использовании жидкого топлива (высокосернистый мазут). Значение присосов воздуха в газоходы для заданного парового котла:

Элементы парового котла	Газоходы	Величина присоса
Топочная камера	Топки паровых котлов для газового топлива	0,05
Котельные пучки	Фестон	0
Пароперегреватели	Первичный пароперегреватель	0,03
Экономайзеры	Для котлов D>50т/ч	0,02
Воздухоподогреватели(трубчатые)	Для котлов D>50т/ч	0,03

Коэффициенты избытка воздуха за каждым газоходом, а также их средние значения:

№	Газоходы	Коэффициент избытка воздуха за газоходом ?"	Величина присоса ??	Средний коэффициент избытка воздуха в газоходе ?
1	Топка и фестон	тII = фII = т = 1,1	?'m = 0,05
2	Пароперегре-ватель	пеII = тII + ?пе = = 1,1 + 0,03 = 1,13	?пе = 0,03
3	Экономайзер
4	Воздухоподо-греватели

II. Топливо и продукты горения

Вид топлива: Природный газ (газопровод : БУХАРА-УРАЛ).

СН4	С2Н6	С3Н8	С4Н10	С5Н12	N2	CO2	Qс н
94.9	3.2	0.4	0,1	0,1	0.9	0.4	8770

Объёмы воздуха и продуктов горения при =1,0 и 760 мм.рт.ст.:

;

Для контроля проверим баланс элементарного состава:

CН4+ С2H6+ С3Н8++N2+Н2S+CO2 =100%

94.9%+3.2%+0.4%+0.1%+0.1%+0.9%+0.4%=100%

При >1 объёмы продуктов горения, объёмные доли трёхатомных газов и водяных паров, безразмерную концентрацию золы, массу газов, их плотность расчитывают по всем газоходам для средних и конечных значений .

Объёмы и массы продуктов горения, доли трёхатомных газов и водяных паров, концентрация золы

№	Величина	Единицы
				Газоходы
				Топка и фестон	Паропере-греватель	Эконо-майзер	Воздухопо- догреватель
1	Коэф-т избытка воздуха за газоходом	--		1,1	1,13	1,15	1,18
2	Средний коэф-т избытка воздуха в газоходе	--		1,1	1,115	1,14	1,165
3		м3/кг	за	2,196	---	---	2,208
			ср	---	2,198	2,202	2,206
4		м3/кг	за	11,91	---	---	12,70
			ср	---	12,06	12,30	12,34
5		--	за	0,08732	---	---	0,08189
			ср	---	0,08624	0,08455	0,08428
6		--	за	0,1844	---	---	0,1739
			ср	---	0,1823	0,172	0,1788
7		--	за	0,2717	---	---	0,2558
			ср	---	0,2685	0,2636	0,2631
8		кг/кг	за	14,75	---	---	15,5441
			ср	---	14,94	15,25	15,57
9		кг/м3	за	1,238	---	---	1,241
			ср	---	1,239	1,2422	---

Энтальпии воздуха и продуктов горения по газоходам парового котла (ккал/кг)

Газоход	Тем-ра газов
	2200	9674	7902	790,2	10464,2	---
	2100	9183	7513	751,3	9934,3	529,9
	2000	8693	7124	712,4	9405,4	528,9
Топка	1900	8209	6734	673,4	8882,4	523
и	1800	7723	6346	634,6	8357,6	524,8
фестон	1700	7244	5966	596,6	7840,6	517
(при	1600	6767	5588	558,6	7325,6	515
т'')	1500	6294	5207	520,7	6814,7	510,9
	1400	5829	4827	482,7	6311,7	503
	1300	5360	4447	444,8	5804,7	507
	1200	4899	4078	407,8	5306,8	497,9
	1100	4451	3708	370,8	4821,8	485
	1000	4006	3338	333,8	4339,8	482
	900	3562	2978	297,8	3859,8	480
Паро-	700	2698	2277	296,01	2994,01	----
перегре-	600	2284	1929	250,77	2534,77	459,24
ватель	500	1881	1590	206,7	2087,7	447,07
при пе''	400	1485	1259	163,67	1648,67	439,03
Эконо-	500	1881	1590	238,5	2119,5	----
майзер	400	1485	1259	188,85	1613,85	445,65
при эк''	300	1100	936	140,4	1240,4	433,45
Воздухо	300	1100	936	168,48	1268,48	----
-ль при	200	725	619	101,42	836,42	432,06
вп''=ух	100	359	308	55,44	414,44	421,98

Ш. Тепловой баланс парового котла

3.1 Определение расчётного расхода топлива

Располагаемое тепло топлива Qрр находим по формуле:

Qрр=Qрн=8770ккал/м3

Величину тепла, вносимого воздухом:

(Ioхв) при t =30 oC; Ioхв=9,5Vo =9,59,73=92,4 ккал/м3;

Потери тепла с химическим недожогом q3=0,5%;

с механическим недожогом q4=0,0%;

Потеря тепла с уходящими газами:

tух=130 oC; Iух=548.574 ккал/кг; ух=1,18;

Потеря тепла от наружного охлаждения котла: q5=0,75%;

КПД парового котла “брутто” находят по методу обратного баланса:

пк=100-(q2+ q3+ q4+ q5+ q6)=100-(5,01+0,5+0,75)=93,74%;

Коэффициент сохранения тепла:

 Расход топлива, подаваемого в топку:

где Qпк=Dк(Iпе- Iпв)1000; при Pпе=40 кгс/см2 и tпе=440 oC Iпе=789,8 ккал/кг;

а при Pп.в=1,08Pб=1,0844=47,52 кгс/см2 и tпв=140 oC Iпв=141,3 ккал/кг;

Qпк=75(789,8- 141,3)1000=4,86375107ккал/кг;

Расход топлива используют при выборе и расчёте элементов системы пылеприготовления, числа и производительности углемазутных устройств, числа и мощности горелочных устройств, тепловой расчёт парового котла, определение объёмов дымовых газов и воздуха, количество тепла, отданного продуктами горения поверхностями нагрева производятся по расчётному расходу фактически сгоревшего топлива:

IV. Выбор схемы сжигания топлива

Схему топливосжигания выбирают в зависимости от марки и качества топлива. Подготовка к сжиганию газа заключается в удалении из него твердой взвеси и снижения давления перед горелками до 1,1-1,3 кгс/cм2 путем дросселирования газа поступающего из магистрального трубопровода.

В проектируемом паровом котле установлены горелки (в количестве трёх штук) с механическими форсунками суммарной производительностью 110120% от паропроизводительности котла. Скорость воздуха в самом узком сечении амбразуры должна быть 3040 м/с.

V. Поверочный расчёт топки

Задачей поверочного расчёта является определение температуры газов на выходе из топки при заданных конструктивных размерах топки, которые определяют по чертежам парового котла.

Границами активного объема топочной камеры являются плоскости, проходящие через осевые линии экранных труб, а в выходном - плоскость, проходящая через осевые линии труб первого ряда фестона. Границей объема в нижней части топки является плоскость, проходящая по поверхности пода, обращенной в топку. Суммарную площадь плоскостей ограничивающих активный объем топки, условно называют суммарной площадью стен топки Fтст.

Расчетную ширину фронтовой bфст и задней bзст стен топки определяют расстоянием между плоскостями, проходящими через осевые линии труб боковых экранов, а ширину боковых стен bбст между плоскостями, проходящими через оси труб фронтового и заднего экранов.

Угловой коэффициент экрана х определяется по номограмме в зависимости от S/d и l/d для этого экрана. Реальные условия работы экранов сучетом загрязнения их отложениями шлака и золы оценивают коэффициентом тепловой эффективности.

5.1 Определение конструктивных размеров и характеристик топки

По чертежу парового котла определяем размеры топки и заполняем таблицу

Определение конструктивных размеров и характеристик топочной камеры

№	Наименование величин	Обозн.	Раз-ть	Источник или формула	Топочные экраны	Выходное окно
					Фронтовой	Боко-вой	задний
					Основн Часть	Под		Основн часть	Под
1	Расчётная ширина экранированой стенки	bст	м	Чертёж или Эскиз	5,78	5,78	5,02	5,78	5,78	5,78
2	Освещённая длина стен	lст	м	Чертёж или Эскиз	13,47	2,25	---	7,75	2,25	3,55
3	Площадь стены	Fст	м2	bст *lст	77,86	13,01	45	44,8	13,01	20,52
4	Площадь стен не занятых экранами	Fi	м2	Чертёж или Эскиз	7,5	?	?	?	?	?
5	Наружний диаметр Труб	d	м	Чертёж или Эскиз	Для всех 0,06
6	Число труб	Z	шт		53	?	45	53	?	?
7	Шаг труб	S	м		0,1	?	0,1	0,1	?	?
8	труб	S/d	-	---	1,666	?	1,666	1,666	?	?
9	Расстояние от оси до обмуровки	е	м		0,06	?	0,06	0,06	?	?
10	Относ.	e/d	-	---	1	1
11	Угловой коэф экрана	X	-	Номограмма	0,96	1	0,96	0,96	1	1
12	Коэф загрязнения		-	Таблица	0,65	0,2	0,65	0,65	0,2	0,65
13	Коэф тепловой эффективности		-		0,624	0,2	0,624	0,624	0,2	0,65

Среднее значение коэффициента тепловой эффективности для топки в целом определяют по формуле:

Активный объём топочной камеры определяют по формуле:

Эффективная толщина излучающего слоя:

5.2 Расчёт теплообмена в топке

Расчёт основан на приложении теории подобия к топочным процессам. Расчётная формула связывает температуру газов на выходе из топки тII с критерием Больцмана Bo, степенью черноты топки ат и параметром М, учитывающим характер распределения температур по высоте топки и зависящим от относительного местоположения максимума температур пламени, который определяется схемой размещения и типом горелок.

При расчёте теплообмена используют в качестве исходной формулу:

где -- абсолютная температура газов на выходе из топки, [K];

-- температура газов, которая была бы при адибатическом сгорании топлива, [K];

Bо - критерий Больцмана, определяемый по формуле:

Из этих формул выводятся расчетные.

Определяем полезное тепловыделение в топке Qт и соответствующую ей адиабатическую температуру горения Та т.к. топливо газ то Qввн=0 - нет подогрева :

где количество тепла, вносимое в топку с воздухом Qв, определяют по формуле:

Полезное тепловыделение в топке Qт соответствует энтальпии газов Iа, которой располагали бы при адиабатическом сгорании топлива, т.е Qт= Iа Та=2319 К;

Параметр М, характеризующий температурное поле по высоте топки, определяют по формуле: М=А-Bxт; где А и В опытные коэффициенты, значения которых принимают: А=0,54; В=0,2; (при камерном сжигании газа).

Относительное положение максимума температур факела в топке определяют по формуле:

Хт= Хг + Х;

где Хг - относительный уровень расположения горелок, представляющий собой отношение высоты расположения осей горелок hг (от пода топки или середины холодной воронки) к общей высоте топки Нт (от пода топки или середины холодной воронки до середины выходного окна из топки, т.е. Хг = hг/ Нт ); Х - поправка на отклонение максимума температур от уровня горелок, принимаемая для газомазутных топок с производительностью 75 т/ч Х=0;

При расположении горелок в несколько ярусов и одинаковом числе горелок в ярусе высоту расположения определяют расстоянием от средней линии между ярусами горелок до пода или до середины холодной воронки; при разном числе горелок в каждом ярусе:

где n1, n2 и т.д. - число горелок в первом, втором и т.д. ярусах; h1г, h1г и т.д. - высота расположения осей ярусов.

М = 0,54-0,20,351=0,4696

Степень черноты топки ат и критерий Больцмана В0 зависят от искомой температуры газов на выходе гII.

Принимаем гII = 1100 0С:

Среднюю суммарную теплоёмкость продуктов сгорания определяют по формуле:

Степень черноты топки определяют по формуле:

где аф - эффективная степень черноты факела:

;

где асв и аг - степень черноты, которой обладал бы факел при заполнении всей топки соответственно только светящимся пламенем или только несветящимися трёхатомными газами; m - коэффициент усреднения, зависящий от теплового напряжения топочного объёма и m=0,55 для жидкого топлива.

Коэффициент ослабления лучей kг топочной средой определяют по номограмме.

Коэффициент ослабления лучей kс сажистыми частицами определяют по формуле:

где -- температура газов на выходе из топки; -- соотношение содержания углерода и водорода в рабочей массе топлива;

Определяем количество тепла, переданное излучением в топке:

Определим тепловые нагрузки топочной камеры:

Удельное тепловое напряжение объёма топки:

Удельное тепловое напряжение сечения топки в области горелок:

VI. Поверочный расчёт фестона

В котле, разрабатываемом в курсовом проекте, на выходе из топки расположен четырехрядный испарительный пучок, образованный трубами заднего топочного экрана, с увеличенным поперечными и продольными шагами и называемый фестон. Изменение конструкции фестона связано с большими трудностями и капитальными затратами, поэтому проводим поверочный расчёт фестона.

Задачей поверочного расчёта является определение температуры газов за фестоном при заданных конструктивных размерах и характеристиках поверхности нагрева, а также известной температуре газов перед фестоном, т.е на выходе из топки.

По чертежам парового котла составляют эскиз фестона.

По чертежам парового котла составляем таблицу:

Наименование величин	Обозн.	Раз-ть	Ряды фестона	Для всего фестона
			1	2	3	4
Наружный диаметр труб	d	м	0,06
Количество труб в ряду	Z1	--	18	18	18	17	--
Длина трубы в ряду	LI	м	4,35	4,3	4,3	4,45	--
Шаг труб: Поперечный	S1	м	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3
Продольный	S2	м	--	0,22	0,22	0,22	0,22
Угловой коэфф. фестона	Хф	--	--	--	--	--	1
Расположение труб	--	--	Шахматное
Расчётная пов-ть нагрева	H	М2	14.75	14.58	14.58	14.25	58.16
Размеры газохода: Высота	aI	м	4,15	4,2	4,25	4,3	--
Ширина	B	м	5,78	5,78	5,78	5,78	--
Площадь живого сечения	F	М2	19,5	19,9	20,1	20,6	20,0
Относительный шаг труб Поперечный	S1/d	--	5	5	5	5	5
Продольный	S2/d	--	--	3.67	3.67	3.67	3.67
Эффективная толщина излучающего слоя	Sф	м	--	--	--	--	1,21

Длину трубы в каждом ряду Li определяем по осевой линии трубы с учётом её конфигурации от плоскости входа трубы в обмуровку топки или изоляцию барабана до точки пересечения оси трубы каждого ряда с плоскостью ската горизонтального газохода. Количество труб в ряду Z1 определяют по эскизу, выполнив по всей ширине газохода разводку труб экрана в фестон.

Поперечный шаг S1 равен утроённому или учетверённому шагу заднего экрана топки, если этот экран образует соответственно три или четыре ряда фестона. Поперечные шаги для всех рядов и всего фестона одинаковы. Продольные шаги S2ср в целом определяем как среднее арифметическое значение, т.к поверхности нагрева рядов близки между собой.

Принимаем Хф = 1, тем самым увеличиваем конвективную поверхность пароперегревателя

(в пределах 5%), что существенно упрощает расчёт.

По S1ср и S2ср определяем эффективную толщину излучающего слоя фестона Sф

Расположение труб в пучке - шахматное, омывание газами - поперечное (угол отклонения потока от нормали не учитываем). Высоту газохода `а' определяют в плоскости, проходящей по осям основного направления каждого ряда труб в границах фестона. Ширина газохода `b' одинакова для всех рядов фестона, её определяют как расстояние между плоскостями, проходящими через оси труб правого и левого боковых экранов.

Площадь живого сечения для прохода газов в каждом ряду:

Fi = aib - Z1 liпрd; где liпр - длина проекции трубы на плоскость сечения, проходящую через ось труб рассчитываемого ряда.

Fср находим как среднее арифметическое между F1 и F4.

Расчётная поверхность нагрева каждого ряда равна геометрической поверхности всех труб в ряду по наружному диаметру и полной обогреваемой газами длине трубы, измеренной по её оси с учётом конфигурации, т.е гибов в пределах фестона:

Нi = dZ1i li; где Z1i - число труб в ряду; li - длина трубы в ряду по её оси.

Расчётная поверхность нагрева фестона определяют как сумму поверхностей всех рядов:

Нi = Н1 + Н2 + Н3 + Н4 = 14.75+14.58+14.58+14.25 = 58.16 м;

На правой и левой стене газохода фестона расположена часть боковых экранов, поверхность которых не превышает 5% от поверхности фестона:

Ндоп = 2•2,7575• 0,96=5,3 м НiI = Нф + Ндоп = 58.16 +5,3 = 63.46 м;

Составляем таблицу исходных данных для поверочного теплового расчёта фестона.

Ориентировочно принимают температуру газов за фестоном на 301000С ниже, чем перед ним:

Составляем таблицу исходных данных для поверочного теплового расчёта фестона.



Наименование величин	Обозначение	Размерность	Величина
Температура газов перед фестоном		0С	1150
Энтальпия газов перед фестоном		Ккал/кг	5064.3
Объёмы газов на выходе из топки при т	Vг	м3/кг	11,91
Объёмная доля водяных паров	rH2O	--	0,1844
Объёмная доля трёхатомных газов	rRO2	--	0,08732
Концентрация золы в газоходе	зл	кг/кг	----
Температура состояния насыщения при давлении в барабане Рб=44кгс/см2	tн	0С	255

Ориентировочно принимают температуру газов за фестоном на 301000С ниже, чем перед ним:

По уравнению теплового баланса определяем тепловосприятие фестона:

ккал/м3;

Уравнение теплопередачи для всех поверхностей нагрева записывают в следующем виде:

Где k--коэффициент теплопередачи,t--температурный напор,

Н--расчётная поверхность нагрева.

При сжигании газа коэффициент теплопередачи определяют по формуле:

где к--коэффициент теплоотдачи конвекцией; л--коэффициент теплоотдачи излучением газового объёма в трубном пучке; -- коэффициент тепловой эффективности поверхности; = 1;

для фестона при скорости газов 4,99 м/с равен 0,85.

Для определения к--коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб рассчитаем среднюю скорость газового потока W, установив, что

- средняя температура газов v = vср:

- площадь живого сечения для прохода газов F = Fср = 20 м2;

Для нахождения к по номограммам определяем н=40 ккал/м2чоС и добавочные коэффициенты: Сz=0,91; Сф=1,04; Сs=0,9;

к = нСzСфСs = 400,911,040,9 = 34.07ккал/м2чоС;

Для нахождения л используем номограммы и степень черноты продуктов горения `a':

Для незапылённой поверхности kpS = kгrnSp, где р = 1кгс/ см2; rn=0,2717;

kpS = kгrnSp = 0,460,271711,21 = 0,151

По номограмме находим Сг=0,98; н=186 ккал/м2чоС;

л = наСг =1860,980,14=25.52 ккал/м2чоС;

ккал/м2чоС;

ккал/м2чоС;

Находим температурный напор:

ккал/м3;

Если тепловосприятия фестона по уравнениям теплового баланса и теплопередачи отличаются менее чем на 5%, то температура за фестоном задана правильно:

Таким образом, поверочный расчёт выполнен.

VII. Определение тепловосприятий пароперегревателя, экономайзера,воздухоподогревателя и сведение теплового баланса парового котла.

При выполнении расчёта в целях уменьшения ошибок и связанных с ними пересчётов до проведения поверочно-конструкторских расчётов пароперегревателя целесообразно определить тепловосприятия этих поверхностей по уравнениям теплового баланса и свести тепловой баланс по паровому котлу в целом.

Тепловосприятия пароперегревателя и воздухоподогревателя определяют по уравнениям теплового баланса рабочего тела (пара, воздуха), а тепловосприятие экономайзера - по уравнению теплового баланса теплоносителя (продуктов сгорания).

Тепловосприятие пароперегревателя определяют по формуле:

Dпе = 75103 кг/ч; Находим при Pпе=40 кгс/см2 и tпе=440oC iпе=790,3 ккал/кг;

при Pб=44 кгс/см2 и температуре насыщения iн=668,2 ккал/кг;

iпо=20ккал/м3;

Тепло, воспринимаемое пароперегревателем за счёт излучения факела топки, принимаем для упрощения расчётов равным нулю(Qпел =0), а угловой коэффициент фестона Хф=1.

В этом случае полное тепловосприятие пароперегревателя численно совпадает с тепловосприятием конвекцией: Qпек = Qпе.

Для газохода пароперегревателя уравнение теплового баланса теплоносителя (дымовых газов) имеет вид:

где Iф" = 4580.8 ккал/м3 - энтальпия продуктов сгорания за фестоном;

= 0,992 - коэффициент сохранения тепла;

Iохв = 92,44 ккал/м3; ??пе = 0,03;

Это уравнение решают относительно искомой энтальпии газов за пароперегревателем:

Полученное значение энтальпии газов за пароперегревателем позволяет определить температуру дымовых газов за ним

Тепловосприятие воздухоподогревателя определяют по уравнению теплового баланса рабочего тела (воздуха), т.к. температура горячего воздуха (после воздухоподогревателя) задана. Тепловосприятие воздухоподогревателя зависит от схемы подогрева воздуха. Т.к. предварительный подогрев воздуха, и рециркуляция горячего воздуха отсутствуют, то тепловосприятие воздухоподогревателя определяем:

где Iогв находим по tгв=240oC Iогв=742.8ккал/м3;

вп - отношение объёма воздуха за воздухоподогревателем к теоретически необходимому:



; tхв=30oC, т.к. отсутствует предварительный подогрев Iохв= Iов = 92,44 ккал/м3;

Тепловосприятие воздухоподогревателя по теплоносителю (продуктам сгорания) имеет вид:

где Iух - энтальпия уходящих газов, Iух=548.574 ккал/м3;

Iопрс - энтальпия теоретического объёма воздуха, которую при tпрс=( tгв + tIв)/2=(240+30)/2=135oC Iпрс=415.8 ккал/м3;

- энтальпия продуктов сгорания за экономайзером;

Полученное значение энтальпии газов за экономайзером позволяет определить температуру дымовых газов за ним

котел топливо фестон экономайзер

Тепловосприятие водяного экономайзера определяют по уравнению теплового баланса теплоносителя (дымовых газов):

Определяем невязку теплового баланса парового котла:

ккал/м3

Таким образом определение тепловосприятий поверхностей нагрева, граничных энтальпий и температур газов правильное.

VIII. Поверочно-конструкторский расчёт пароперегревателя

Целью поверочно-конструкторского расчёта пароперегревателя является определение его поверхности нагрева при известных тепловосприятиях, конструктивных размерах и характеристиках. Тепловосприятие пароперегревателя определено ранее, конструктивные размеры и характеристики поверхности заданы чертежом. Решением уравнения теплопередачи определяют требуемую(расчётную) величину поверхности нагрева пароперегревателя, сравнивают её с заданной по чертежу и принимают решение о внесении конструктивных изменений в поверхность.

1. По чертежам парового котла составляем эскиз пароперегревателя в двух проекциях на миллиметровой бумаге в масштабе 125.

2. По чертежам и эскизу заполняем таблицу:

Конструктивные размеры и характеристики пароперегревателя

Наименование величин	Обозн.	Раз-ть	Номер ступени по газоходу	Весь пароперегреватель
			1	2
Наружный диаметр труб	d	м	0,042	0,038	0,04
Внутренний диаметр труб	dвн	м	0,035	0,032	0,033
Количество труб в ряду	Z1	--	64	64	--
Количество труб по ходу газов	Z2	--	6	14	18
Шаг труб: Поперечный	S1	м	0,09	0,09	0,09
Продольный	S2	м	0,12	0,12	0,12
Относительный шаг труб Поперечный	S1/d	--	2,14	2,37	2,25
Продольный	S2/d	--	2,86	3,75	3,5
Расположение труб змеевика	--	--	коридорное
Характер взаимного течения	--	--	последовательно-смешанное
Длина трубы змеевика	l	м	20,25	35,17	--
Поверхность примыкающая к стенке	Fстх	м2	9,47	11,49	20,96
Поверхность нагрева	H	м2	180,39	280	464,5
Размеры газохода: высота на входе высота на выходе	a a	м м	4,125 3,5	3 2,625	-- --
ширина	b	м	5,9	5,9	5,9
Площадь живого сечения на входе	F	м2	15,6	11,9	--
Площадь живого сечения на выходе	F	м2	11,9	9,7	--
Средняя площадь живого сечения	Fср	м2	13,75	10,8	12
Средняя эффективная толщина излучающего слоя	Sф	м	--	--	0,31
Глубина газового объёма до пучка	lоб	м	1,125	0,375	1,5
Глубина пучка	lп	м	0,575	1,575	2,15
Количество змеевиков, включённых параллельно по пару	m	шт	64	64	64
Живое сечение для прохода пара	f	м2	0,062	0,052	0,056

Целесообразность разделения пароперегревателя на ступени обычно определяют характкром взаимного движения сред (газов и пара) и размещением между ступенями пароохладителей. Нумерация ступеней ведётся по ходу газа. Поверхность нагрева для каждой ступени пароперегревателя определяют по наружному диаметру труб, полной длине змеевика (с учётом гибов) li и числу труб в ряду (поперёк газохода) Z1.В неё также включается поверхность труб, примыкающих к обмуровке, называемая дополнительной, которую определяют как произведение площади стены (потолка) Fст, занятой этими трубами, на угловой коэффициент х, определяемый по номограмме на основании соотношений S1/d и е/d.

Таким образом, с учётом особенностей конструкции пароперегревателей поверхность нагрева каждой ступени определяем по формуле:

Нi = diZ1i li + Fст iх

Н1 = 640,04220,25 + 9,47 = 180,39 м2;

Н2 = 640,03835,17+ 11,49 = 280,065 м2;

Глубину газового объёма до пучка каждой ступени и глубину пучка ступени определяют по рекомендациям и чертежу.

Поперечный шаг в пределах каждой ступени не изменяется и поэтому совпадает со средним его значением. По средним значениям шагов для пароперегревателя и среднему диаметру находим эффективную толщину излучающего слоя:

Средний поперечный шаг для каждой ступени

8.1.5) Т.к. диаметры труб первой и второй ступени не одинаковы, то средний диаметр находим по формулам:

- средний наружный диаметр труб:

;

- средний внутренний диаметр труб:

Площадь живого сечения для прохода газов на входе и выходе определяют по формуле:

Fi = a ib - diZ1ili пр;

где l1 пр = 3,25 м; l2 пр = 2,375 м;

F1' = 4,1255,9 - 640,0423,25 = 15,6 м2; F2' = 35,9 - 640,0382,375 = 11,9 м2;

F1'' = 3,55,9 - 640,0423,25 = 11,9 м2; F2'' = 2,6255,9 - 640,0382,375 = 9,7 м2;

Площадь среднего живого сечения для прохода газов перегревателя в целом получают:

Средний продольный шаг труб для пароперегревателя

Площадь среднего живого сечения для прохода пара для каждой ступени пароперегревателя :

Составляем таблицу исходных данных поверочно-конструкторского теплового расчёта пароперегревателя:

Наименование величин	Обозначение	Размерность	Величина
Температура газов до пароперегревателя	ф	0С	1060
Температура газов за пароперегревателя	пе	0С	647
Температура в состояния насыщения	tн	0С	255
Температура перегретого пара	tпе	0С	440
Средний удельный объём пара	ср	м3/кг	0,06309
Конвективное восприятие	Qkпе	ккал/кг	1801,39
Объёмы газов на выходе из топки при српе	Vг	м3/кг	12,06
Объёмная доля водяных паров	rH2O	--	0,1823
Объёмная доля трёхатомных газов	rп	--	0,2685

Средний удельный объём пара находят с использованием по удельным объёмам пара в состоянии насыщения и перегретого пара:

Все остальные величины определены ранее.

Коэффициент теплопередачи определяют для пароперегревателя в целом по средним значениям необходимых величин из таблиц.

Коэффициент теплопередачи от газов к стенке для всех схем пароперегревателей определяют по формуле:

где ? = 0,85 - коэффициент тепловой эффективности.

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке для всех схем пароперегревателей определяют по формуле:

где к - коэффициент теплоотдачи конвекцией; л - коэффициент теплоотдачи излучением газового объёма в трубном пучке; -- коэффициент тепловой эффективности поверхности; = 1 - коэффициент использования поверхности нагрева;

Для определения к - коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб рассчитаем среднюю скорость газового потока:

где

При поперечном омывании коридорных пучков дымовыми газами коэффициент теплоотдачи конвекцией, отнесённый к полной расчётной поверхности, определяют по номограмме:

н = 50 ккал/м2чоС; добавочные коэффициенты: Сz=1; Сф=1; Сs=1; к = нСzСфСs = =50 ккал/м2чоС;

Для нахождения л используем номограммы и степень черноты продуктов горения `a':

Для незапылённой поверхности kpS = kгrnSp, где р = 1 кгс/см2; rn = 0,2685;

По номограмме находим Сг=0,96; ккал/м2чоС;

По номограмме находим kг = 2; kрS = (kгrn)рS = 20,268510,31 = 0,16647;

л = наСг =1400,153350,96 = 20,61 ккал/м2чоС;

При расчёте пароперегревателя и экономайзера на величину л необходимо ввести поправку, связанную с наличием газового объёма, свободного от труб перед этими поверхностями и между отдельными пакетами поверхностей:

где Тк - температура газов в объёме камеры, (К); lоб и lп -- соответственно суммарная глубина пучка и суммарная глубина газового объёма до пучка, м; A1 = 0,3;

ккал/м2чоС;

ккал/м2чоС;

Среднее значение давления:

Среднее значение температуры:

Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару в пароперегревателе определяют по номограмме, при среднем значении давлений, температур и скорости пара:

При этой скорости пара Сd = 0,96; н = 1200 ккал/м2чоС;

2 = нСd = 12000,96 = 1152 ккал/м2чоС;

Коэффициент теплоотдачи: ккал/м2чоС;

Температурный напор:

Поправочный коэффициент определяют по номограмме и по безразмерным параметрам:

По А и Р находим = 0,995



Определим расчётную поверхность пароперегревателя по уравнению теплопередачи:

Невязка между поверхностями нагрева:

Невязка > 2% вносим конструктивные изменения.

Найдем число петель, которое надо удалить:

-уберем 3 петли.

Поверочный расчёт выполнен.

IX. Поверочно-конструкторский расчёт хвостовых поверхностей нагрева

9.I Расчёт водяного экономайзера

С использованием ранее выполненных расчётов для теплового расчёта экономайзера составляют таблицу исходных данных:

Наименование величин	Обозначение	Размерность	Величина
Температура газов до экономайзера	пе	0С	647
Температура газов за экономайзером	эк	0С	298.5
Температура питательной воды	Tпв	0С	140
Давление пит воды перед экономайзером	Рэк	кгс/см2	47,52
Энтальпия питательной воды	iпв	ккал/кг	141,3
Тепловосприятие по балансу	Qбэк	ккал/кг	1523
Объёмы газов при среднем избытке воздуха	Vг	м3/кг	12,3
Объёмная доля водяных паров	rH2O	--	0,172
Объёмная доля трёхатомных газов	rн	--	0,2636

Примечание: Давление воды перед водяным экономайзером для паровых котлов среднего давления принимают Рэк = 1,08Рб = 1,0844 = 47,52 кгс/см2.

Предварительно определяют тип водяного экономайзера (кипящий или некипящий) по значению энтальпии рабочей среды за экономайзером:

Энтальпия питательной воды iпв = 141,3 ккал/кг.

Энтальпию и температуру воды после водяного экономайзера определяют из уравнения теплового баланса по рабочему телу (воде):

где Dэк = 75000 кг/ч - пропуск воды через экономайзер;

iэк = iпв + ?iпо = 141,3 + 20 = 161,3 ккал/кг - энтальпия воды перед водяным экономайзером;

где ?iпо = 20 ккал/кг ; iэк = iэк + Qэкб.Bр/Dэк = 161,3 + 1523 5916,25 / 75000 = 281,4 ккал/кг- энтальпия воды после водяного экономайзера.

По таблице термодинамического состояния воды и водяного пара по

iэк = 161,3 ккал/кг и Рэк = 47,52 кгс/см2 находим tэк = 159,4 0С;

Энтальпия воды в состоянии насыщения: i' = 265 ккал/кг;

Т.к iэк > i, значит экономайзер кипящего типа.

Паросодержание на выходе из экономайзера:

,

где r = 403,55 ккал/кг - теплота парообразования при Pб = 44 кгс/см2.

По чертежам парового котла составляем эскиз экономайзера в двух проекциях на миллиметровой бумаге в масштабе 125, на котором указывают все конструктивные размеры.

По чертежам и эскизу заполняем таблицу:

Конструктивные размеры и характеристики экономайзера

Наименование величин	Обозн	Раз-ть	Величина
Наружный диаметр труб	d	м	0,032
Внутренний диаметр труб	dвн	м	0,026
Количество труб в ряду	Z1	шт.	25
Количество рядов труб по ходу газов	Z2	шт.	40
Поперечный шаг труб	S1	м	0,075
Продольный шаг труб	S2	м	0,055
Относительный поперечный шаг труб	S1/d	--	2,34
Относительный продольный шаг труб	S2/d	--	1,72
Расположение труб змеевика	Шахматное
Характер взаимного течения	Противоток
Длина горизонтальной части петли змеевика	l1	м	5,8
Длина проекции одного ряда труб на горизонтальную плоскость сечения	lпр	м	6
Длина трубы змеевика	l	м	123
Поверхность нагрева ЭКО (по чертежу)	Hэк ч	м2	618
Глубина газохода	а	м	1,9
Ширина газохода	b	м	6,112
Площадь живого сечения для прохода газов	Fг	м2	6,8
Средняя эффективная толщина излучающего слоя	Sф	м	0,12
Глубина газового объёма до пучка	lоб	м	3,75
Глубина пучка	lп	м	2
Кол-во змеевиков, включённых параллельно по воде	m	шт.	50
Живое сечение для прохода воды	f	м2	0,0265

Площадь живого сечения для прохода газов в экономайзере при поперечном омывании его газами определяют по формуле:

Fr = ab - Z1dlпр = 1,96,112-250,0326 = 6,8м2.

где lпр - длина проекции ряда труб на плоскость сечения, м;

Эффективная толщина излучающего слоя:

Поверхность нагрева экономайзера:

,

где l - длина змеевика, определяемая с использованием длины горизонтальной части змеевика (l1):

Площадь живого сечения для прохода воды:

Скорость воды на входе в водяной экономайзер:

9.1.5) Коэффициент теплопередачи для экономайзера в целом определяют по средним значениям необходимых величин.

k=?

где ? = 0,85 - коэффициент тепловой эффективности.

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке определяют по формуле:

где к - коэффициент теплоотдачи конвекцией; л - коэффициент теплоотдачи излучением газового объёма в трубном пучке; = 1;

Средняя температура газов .

Для определения к - коэффициента теплоотдачи конвекцией от газов к стенке труб рассчитаем среднюю скорость газового потока:

При поперечном омывании шахматных пучков дымовыми газами коэффициент теплоотдачи конвекцией, отнесённый к полной расчётной поверхности, определяют по номограмме 13:

н=63 ккал/м2чоС; добавочные коэффициенты: Сz=1; Сф=1; Сs=1;

к = нСzСфСs = 63 ккал/м2чоС;

Для нахождения л используем номограмму 19 и степень черноты продуктов горения `a':

Для незапылённой поверхности kpS = kгrnSp, где р = 1кгс/ см2; rn=0,2636;

По номограмме находим Сг=0,9;=77 ккал/м2чоС;

По номограмме находим kг = 4,1; kрS = (kгrn)рS = 4,10,263610,12 = 0,13;

л = наСг =770,12190,9 = 8,45 ккал/м2чоС;

При расчёте экономайзера на величину л необходимо ввести поправку, связанную с наличием газового объёма, свободного от труб перед этими поверхностями и между отдельными пакетами поверхностей:

где Тк - температура газов в объёме камеры, (К); lоб и lп -- соответственно суммарная глубина пучка и суммарная глубина газового объёма до пучка, м; A1 = 0,3;

ккал/м2чоС;

ккал/м2чоС;

k=ккал/м2чоС;

Температурный напор экономайзера: :

Больший и меньший температурные напоры между средами:

Определим расчётную поверхность экономайзера:

Невязка между поверхностями нагрева:

Т.к. невязка между расчетной поверхностью нагрева и поверхностью нагрева по чертежу менее 2%, то не вносим никаких конструктивных изменений.

9.2Расчёт воздушного подогревателя

По чертежам парового котла составляем эскиз воздухоподогревателя в двух проекциях на миллиметровой бумаге в мас...